JP5194019B2 - 車両用アクティブ・サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、シャーシのような第１の車両体にキャビンやホイールのような第２の車両体を懸架するための車両用サスペンションに関する。さらに詳しくは、本発明は上述の懸架された車両体に働く外部荷重を積極的に相殺させるように配されたアクティブ・サスペンション装置に関する。

上述のようなサスペンション装置は、例えば、特許文献１（ＷＯ９３/２２１５０）および特許文献２（ＷＯ２００６／０１９２９８）により公知である。この公知装置は支持アームを備える。支持アームの一端は車両のシャーシ（車台）に旋回可能に結合され、その他端はキャビンやホイールに連結されている。支持アームにモーメントを作用することができるばね力を生じるようにばね手段が設けられているが、これは車両の例えば横、縦、垂直の単独あるいはそれらの任意の組み合わせの加速度（ロールれ、ピッチ、およびヒーブ）によりこの支持アームに作用する外部モーメントを打ち消すためである。ばね力の方向または作用点あるいはそれらの双方を変更するために調整手段が設けられていて、支持アームの釣合モーメント（ｃｏｕｎｔｅｒ ｍｏｍｅｎｔ）を増減するようにしている。

国際公開パンフレット第ＷＯ９３／２２１５０号 国際公開パンフレット第ＷＯ２００６／０１９２９８号

この公知のサスペンション装置の欠点はサスペンション装置の実効ばね剛性がほとんどばね力の作用点の瞬間的な位置によって決まる点にある。この作用点が旋回軸の近傍に位置しているときは、実効ばね剛性は一般に低く、作用点が支持アームの対向端近傍に位置している間は比較的高い。いずれの場合も走行挙動が望ましくないか、不快なものとなってしまうか、あるいはその双方である。

従って、本発明の目的は、上述のタイプのサスペンション装置であって、公知装置の欠点を克服し、または少なくとも低減し、それらの装置の利点を保持したものを提供することである。

このために、本発明のサスペンション装置は請求項１の特徴を有する。

本出願人は、シミュレーションと試験によって、次のことを見出した。すなわち、釣合モーメントがまったく又はほとんど影響を受けず、実効ばね剛性が影響を受ける第２の方向にばね力の作用点を移動することができる。したがって、実効ばね剛性は釣合モーメントに実質的に無関係に制御することができる。第１の方向におけるばね力の作用点を移動して所望の釣合モーメントを生成することにより実効ばね剛性が望ましくない変化を生じても、作用点を適切な第２の方向に所定距離だけ移動することで、少なくとも部分的にこれを補償することができる。このように、車両の横、縦、垂直の単独あるいはそれらの任意の組み合わせの加速度により生じる外部負荷の外乱を有効に抑制することが可能であるが、同時に実効ばね剛性を所望のレベルに保つことができる。

本発明の一態様によれば、調整手段は、実効ばね剛性が実質的に一定のレベルに維持するように設計された、ばね力の作用点を所定の経路に沿って移動する一方、支持アームに働く釣合モーメントを変えるように構成することができる。これにより走行が快適になり、さらには、本発明によらない場合は、複雑で、コストがかかり、エネルギーを消費する制御機構を実装して実効剛性を所望の範囲内に維持しなければならないところ、そのようにする必要がなくなる。

本発明の別の態様によれば、調整手段は、増加した外部負荷を打ち消すために釣合モーメントが増加されるときに、ばね力の作用点を所定の経路に沿って移動し、実効ばね剛性を増加させるように構成することができる。そのように実効ばね剛性を増加することにより、ばね付き体の固有振動数は実質的に一定にすることができる。これはまた車両の全体的な快適さに貢献することになる。さらに、本発明のサスペンション装置が同じ機能を備えた従来の空気ばねにとって替わることを可能にしている。

本発明の有利な一態様によれば、ばね力を伸長部材、例えば可撓性ストリングまたは剛性ロッドを介して支持アームに作用させることができる。これにより、サスペンション装置をコンパクトにすることができる。伸長部材の一端をばね手段内に収容し、他端を円形経路に沿って移動し、それにより伸長部材が円錐または少なくともその一部の軌跡を描くようにすることができる。

伸長部材は、静的負荷のかかった状態にあるばね手段の中心線と整列させるのが好ましい。かかる整列位置により、伸長部材にかかる径方向および横方向の負荷が最小になる。特に、伸長部材とばね内にこの伸長部材を支持するベアリングとの間に作用する摩擦力が最小になる。

本発明は、さらに、本発明によるサスペンション装置を備え、サスペンション装置を用いて車両のキャビンまたはホイール、あるいはこれらの双方を車両のシャーシに懸架した車両に関する。

本発明の車両用アクティブ・サスペンション装置およびこれを備えた車両のさらに好適な実施の形態がそれぞれ従属請求項に記載されている。

以下に、本発明を説明するために、添付図面を参照しながらその例示的実施の形態を記載する。

図１Ａは、「純粋ばね」、すなわちばね剛性を持つがプレテンションは持たないばね手段により生成される理論的ばね力を有する、本発明の簡略化されたサスペンション装置を示す図である。 図１Ｂは、図１Ａのサスペンション装置の実効剛性を、支持アームに沿う純粋ばねの位置の関数として示すグラフである。 図１Ｃは、「純粋ばね」、すなわちプレテンションを持つがばね剛性は持たないばね手段により生成される理論的ばね力を有する、図１Ａのサスペンション装置を示す図である。 図１Ｄは、図１Ｃのサスペンション装置の実効剛性を、支持アームに実質的に垂直なＺ方向におけるばね力の位置の関数として示すグラフである。 図２は、サスペンション装置の実効剛性を、プレテンションとばね剛性を有するばね手段により生成されるばね力のＸ位置の関数として、いくつかのＺ位置に対して示す図である。 図３は図１Ａ、１Ｃのサスペンションを、ばね力がそれに沿って支持アームに対して移動し、サスペンション装置の実効剛性が所望の実質的に一定の値に維持されるようにすることができる二次元経路とともに示す図である。 図４Ａは、本発明の別のサスペンション装置の概略正面図であって、現実のばね力の作用点が円形経路に沿って移動し、この円形経路は支持アームに対してＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に傾斜し、それにより作用点が円形経路に沿って移動する際にサスペンションの実効剛性を所望の実質的に一定な値に維持するようにした装置を示す。 図４Ｂは、本発明の別のサスペンション装置の概略上面図であって、現実のばね力の作用点が円形経路に沿って移動し、この円形経路は支持アームに対してＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に傾斜し、それにより作用点が円形経路に沿って移動する際にサスペンションの実効剛性を所望の実質的に一定な値に維持するようにした装置を示す。 図４Ｃは、本発明の別のサスペンション装置の概略斜視図であって、現実のばね力の作用点が円形経路に沿って移動し、この円形経路は支持アームに対してＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に傾斜し、それにより作用点が円形経路に沿って移動する際にサスペンションの実効剛性を所望の実質的に一定な値に維持するようにした装置を示す。 図４Ｄは、本発明の別のサスペンション装置の概略側面図であって、現実のばね力の作用点が円形経路に沿って移動し、この円形経路は支持アームに対してＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に傾斜し、それにより作用点が円形経路に沿って移動する際にサスペンションの実効剛性を所望の実質的に一定な値に維持するようにした装置を示す。 図５は、図４Ａ〜図４Ｄのサスペンション装置の実効剛性を、支持アームが実質的に水平姿勢をとるモーメント平衡における、支持アームに作用するばね力の関数として示す図である。 図６Ａは、図４Ａ〜図４Ｄのサスペンションの予想される一実施の形態を示す断面図である。 図６Ｂは、図４Ａ〜図４Ｄのサスペンションの予想される一実施の形態を示す斜視図である。 図７は、図４Ａ〜図４Ｄのサスペンションの別の実施の形態を示す、一部切り欠き斜視図である。 図８は、キャビン支持システムに適用された本発明のサスペンション装置を備えた車両の正面図である。 図９は、ばね力と、その作用点と、この作用点が旋回軸に対して移動することができる方向との間の関係を示す図である。

まず、図１Ａ，図１Ｂおよび図３に示すように、比較的単純な二次元サスペンション装置１を参照して本発明の背景をなす原理を説明する。サスペンション装置１は支持アーム３と、ばね手段５とを備える。支持アーム３の長さはＬであり、その一端がシャーシ４に対して旋回軸Ｐの周りに旋回可能に結合されている。他端は例えばホイールまたは（図８に示すような）キャビン６に連結されている。ばね手段５は、ばね力F_sを支持アーム３に作用させる。ばね手段５は、支持アーム３に沿って（Ｘ方向に）旋回軸Ｐに向かってまたはそれから離れて移動することができ、ばね力F_sにより支持アーム３に作用するモーメントＭ_ｃをそれぞれ減少または増加させる。従って、モーメントＭ_ｃは、使用時に支持アーム３に作用する外部モーメントＭ_eを打ち消すように調整することができる。力F_sの変位は、サスペンション装置１の実効剛性C_effに影響する。実効剛性C_effは、サスペンション装置１の２点間、特にばね手段５がシャーシ４に取り付けられている点Aと支持アームがキャビン６を支持する点Bとの間の剛性である。

サスペンション装置１の実効剛性C_effに対する力F_sの変位の影響を示すために、図１Aおよび図１Cは２つの特別の理論的状況を示す。いずれの状況でも、ばね手段５はばね力F_sを支持アームに作用させるが、ばね力F_sは次式により表される。

ここに、F₀はばね手段５のプレテンションを、C_springはその剛性を、ｕはその伸びを、それぞれ表す。

図１Ａの理論的状況では、ばね手段５はある剛性C_springを持つがプレテンションは持たない（Ｆ_０＝０）「純粋ばね」を表す。Ｂ点における実効剛性C_effは、上述の式（１）により与えられ、純粋ばねの位置Δｚには依存しないことが分かる。図１Cの理論的状況では、ばね手段５はあるプレテンションF₀を持つが剛性を持たない（C_spring＝０）「純粋ばね」を備える。

いずれの場合（図１Aおよび図１C）も、実効剛性C_effは次の式（２）により表すことができる。

この式から分かるように、F_０=０およびC_spring ¹０の純粋ばね（図１A）は、ばねがX方向に下記の放物線関係に従って移動されるときに実効剛性C_effに影響するだけである。

これは図１Bに説明されており、純粋ばねが旋回軸P（Δｘ＝０）から支持アーム３（Δｘ＝L）まで変位されると、実効剛性C_effが零（ゼロ）からC_eff,maxまで増加することを示している。

さらに、式（２）から分かるように、F_０ ¹０およびC_spring=０の純粋力（図１Cによる）は、この純粋力がZ方向において下記の線形関係に従って移動されると、実効剛性C_effに影響するだけである。

これは図１Dに説明されており、純粋力が支持アーム３の下の位置（Δｚ＝Z_low＜０）から支持アーム３の上の位置（Δｚ＝Z_high＞０）に変位されると、実効剛性C_effが負の値から正の値に線形増加することを示している。

特定の実効剛性C_effをX方向における変位の関数として求める場合は、式（２）から、対応するZ方向の変位を次のように導くことができる。

図２は、ばね力F_sがZ方向に距離Δｚ_１変位し、かつ支持アーム３に沿ってΔｘ＝０からｎΔｘ＝Lまで実質的に変位した状況を表す。これは他のいくつかのZ変位Δｚ_２，．．．，Δｚ_７について繰り返される。Δｚ_３はZ変位ゼロを表し、Δｚ_４，Δｚ_５，Δｚ_６，Δｚ_７は支持アーム３の下の負のZ変位を表す。図２から分かるように、ばね力F_sがX方向に変位（して支持アーム３に作用する釣合モーメントが増加）すると、ばね力F_sを適宜の距離ΔｚだけZ方向下方に同時に変位させることにより、サスペンション装置１の実効剛性C_effを所望の値C_eff,Cに保つことができる。適宜の距離Δｚは、破線C_eff,CとそれぞれのC_eff曲線との交点により与えられる。例えば、ばね力F_sがX方向にΔｘ_２からΔｘ_３まで変位すると、ばね力F_sは、Z方向にもΔｘ_２からΔｘ_３まで変位しなければならない。これはさらに図３において説明され、ばね力F_sがX方向およびZ方向に変位して実質的に一定の実効剛性C_effを維持することができる二次元経路を示している。

同様に、実効剛性C_effは、ばね力F_sのX変位と線形に、あるいは放物線もしくは他の所望の曲線に従って変化するように制御することができる。そのような場合、適切なΔｘ、Δｚの組み合わせは、図２の所望の曲線をプロットすること、およびC_eff曲線との交点の座標を書き留めることにより見出すことができる。このように、実効剛性C_effを制御して外部付加に比例して増加させ、懸架された車両体の固有振動数を一定に維持するように制御することができる。これにより、車両に設けられた設備の種々の制御、例えば作業スペース制御を容易にすることができるか、乗員を快適にすることができるか、あるいはそれらの双方を行うことができる。

本発明は、このように、実効剛性C_effと釣合モーメントM_ｃとは大部分相互に独立に調整することができるという知見に基づいている。従って、ばね力F_s（詳しくは、作用点Ｐ_a）を支持アーム３の旋回軸Ｐに向かって、またはそれから遠ざかるように移動して、支持アーム３に作用する釣合モーメントをそれぞれ減少または増加させることができ、それにより、同時に作用点Ｐ_aを適切な第2の方向に変位させることで、サスペンションの実効剛性C_effの不所望の変動を抑制または低減することができる。

この適切な第２の方向を図９を参照して説明する。図９は、旋回軸Ｐのみを示す支持アームに対する任意位置におけるばね力F_sを示す。旋回軸ＰはラインＬ_１に沿って延び、ばね力F_sはラインＬ₂に沿って延びている。ラインＬ₁およびＬ₂は交差するが交わらない。ラインＬ₁とＬ₂の間の最短距離Ｗを決めることができる。最短距離Wは、ラインＬ_３に沿って延び、ラインＬ_３は、ラインＬ₁およびＬ_２に垂直である。さらに、２つの直交平面Ｖ_１およびＶ_２を決めることができる。Ｖ₁はばね力F_sを含み、ラインＬ₁に平行に延びている。Ｖ₂はラインＬ₃を含み、ラインＬ_１に垂直に延びている。平面Ｖ₁、Ｖ₂はラインＬ₄に沿って交わり、ラインＬ_４はばね力F_sと角度αをなす。後者は成分F_s ^＊ｃｏｓαに分解することができ、ラインＬ_４に平行に延び、成分F_s ^＊ｓｉｎαはそれに垂直に延びている（不図示）。第1の成分は、下記の等式に従って、釣合モーメントＭ_ｃを支持アームに作用させている。

この式は、ばね力F_sの作用点Ｐ_aの位置を参照していないので、その位置は、F_sとラインＬ_４の間の角度αが一定に保たれる場合には、釣合モーメントＭ_ｃに影響することなく、平面Ｖ₁内で自由に移動することができる。この作用点Ｐ_aを平面Ｖ_１に沿って移動することにより、ラインＬ_３と作用点Ｐ_aの平面Ｖ_２上の射影との間の距離ｈは、（Ｐ_aがラインＬ₁に平行に移動する場合を除いて）変わる。この距離ｈを変えることにより、実効剛性C_effが下記等式（７）（式（２）に類似、図１Ａ、図１Ｃの二次元（２Ｄ）の実施の形態用に導かれたもの）に従って影響を受ける：

図９について、ΔｘはＷに等しく、Δｚはｈに等しい。従って、図９の実施の形態では、「適切な第２の方向における作用点Ｐ_aの変位」は平面Ｖ_１内の任意の変位を含む。ただし、この変位はＬ_１に平行ではなく、力F_sとラインＬ_４の間の角度αは一定に保たれる。

従って、全ての動作点について、パラメータＷとｈの一意的な組み合わせを決定することができ、この組み合わせにより、一方では、所望の釣合モーメントＭ_ｃが式（６）に従って生成し、他方では、所望の実効剛性C_effが式（７）に従って生成する。

もちろん、同様に、支持アーム３に作用する釣合モーメントＭ_ｃに実質的に影響することなく、実効剛性C_effを変えることも可能である。

上述の発明的知見は、図４Ａ〜図４Ｄによる概略的なサスペンション装置１０１に適用される。図１に類似する部品は同じ参照符号に１００を加えた符号で示す。サスペンション装置１０１は、三角形の支持アーム１０３を備え、この支持アーム１０３はシャーシ１０４に対して旋回軸Pの周りに旋回可能に結合されている。サスペンション装置１０１は、また、ばね手段１０５を備え、ばね手段１０５は同様にシャーシ１０４に支持アーム１０３の上方に若干の距離をおいて取り付けられている。ばね手段１０５は、伸長部材１０８、例えばロッドまたはストリングを介して支持アーム１０３にばね力F_sを作用する。さらに、調整手段が設けられている（図示しない）。この調整手段は、伸長部材１０８の一端を円形経路Cに沿って移動させることができ、それにより伸長部材１０８に中心線Mの円錐を描かせる。上述の部材の端部は、中立位置（γ_０で示す）から時計回り（矢印−γで示す）方向または釣合時計回り（矢印＋γで示す）方向に回転可能であり、上述の中立位置では伸長部材１０８が支持アーム３に旋回軸Pからある距離において係合する。この距離は、典型的にはそのばね力F_s、特にそのプレテンション部分F₀（式（１）参照）が支持アーム１０３の自由端に（重力により）作用する静的負荷と平衡である位置に相当する。＋γ方向または−γ方向に回転すると、ばね力F_sは旋回軸Pに対してそれぞれ近づいたり離れたりするように移動し、それによりばね力F_sはそのまま変化せず、支持アーム１０３に作用する釣合モーメントMcがそれぞれ減少または増加する。図１〜図３に関連して説明したように、ばね力F_sのそのような変位によりサスペンション装置１０１の実効剛性C_effが変動することがある。

この例では、この変動の防止は、伸長部材１０８の作用点Ｐ_aを支持アーム１０３の上方に距離Δｚ引き上げることにより、かつ、円錐の上述の中心線Ｍをわずかに前方に、Ｘ軸に平行に延びる軸の周りに、および側方に、Ｙ軸に平行に延びる軸の周りに傾けることにより、支持アーム１０３の法線と鋭角Θおよび鋭角Φをなす（それぞれ図４Ｄおよび４Ａからもっともよく分かる）ようにすることにより達成される。この傾いた向きにより、伸長部材１０８の作用点Ｐ_aは、本発明により、円形経路Ｃに沿って移動する際にＺ方向に上下に移動する。従って、サスペンション装置１０１の実効剛性C_effを、図５に示すとおり、少なくとも支持アーム１０３のかなりの範囲にわたって実質的に一定に保つことができる。すなわち、図５では、実効剛性C_effは、伸長部材１０８の作用点Ｐ_aが旋回軸Ｐと支持アーム１０３の他端とに接近するときにのみ増加する。例えば、破線は、中心線Mが傾いていないが支持アーム１０３の三角形面に垂直に伸びている場合の実効剛性C_effを表す。

もちろん、ばね力F_sの所定の位置についてのZ方向の変位量は、傾斜角度Θ、Φの一方もしくは双方、または中心線Mの傾斜軸、あるいはこれらのすべてを変えることにより影響を与えることができる。従って、実効剛性C_effのグラフは、図５に示すように、図１〜図３のサスペンション装置１について説明したのと同様に所望により変えることができる。

さらに、本実施の形態では、伸長部材１０８の−γ方向における回転においてはΔZは正、すなわち支持アーム１０３から上方であり、＋γ方向の回転においてはΔZは負、すなわち支持アーム１０３から下方である。

図６Ａおよび図６Bは、図４の基本的サスペンション１０１の考え得る実施の形態を示す。同様の部品は同じ参照符号で示す。本実施の形態は、図示の通り、支持アーム１０３を備え、支持アーム１０３は旋回軸Ｐの周りに回転可能にシャーシ１０４に結合されている。連結棒１０６がその他端に設けられており、これは車両体、例えば、キャビン（図８参照）に結合するためである。さらに、ばね手段１０５が設けられており、支持アーム１０３の上方に若干の距離をおいてシャーシ１０４の支持部ラケット１０７上に載置されている。この場合、ばね手段１０５の中心線Ｓは支持アーム１０３に実質的に垂直に（静的負荷の下では、アーム１０３は実質的に水平に）延びている。ばね１０５は伸長部材１０８を介して支持アーム１０３にばね力F_sを作用するが、この伸長部材１０８は、この例ではプルロッドとして設計されているが、他の実施の形態では可撓性のコードまたはストリングであってもよい。ロッド１０８は屈曲形状を有し、第１の端部はばね１０５と支持ブラケット１０７を通って中心に延びており、第２の端部は支持ブラケット１０７から径方向外方に支持アーム１０３まで延びている。カバープレート１０９がばね１０５の頂部に配置されプルロッド１０８に結合されてばね１０５を支持ブラケット１０７に対して押圧し、それによりプルロッド１０８が引張力Ｆ_sで予備負荷されるようにしている。もちろん、カバープレート１０９とロッド１０８の間の結合を調整可能にして上述の力F_sを調整できるようにしてもよい。

プルロッド１０８はその下端で調整手段１１０、詳しくは、このロッド端部を中心線Mの円形経路Cの一部に沿って回転させるように設計された回転モータに結合されている。本発明によれば、モータ１１０は支持アーム１０３に固定されて中心線Mが支持アーム１０３の面に対して、すなわちX軸の周りに、わずかに前方に傾けられている。中心線Mはさらにわずかに側方、左側方向に、Y軸の周りに傾けられている。従って、円形経路Cを移動する際に、ロッド１０８の端部はX方向に（旋回軸Pに対して近づいたり遠ざかったり）並びにZ方向に変位する。図４に関連して説明したように、そのような変位パターンはサスペンションの変動を最小限に抑えるのに役立つ。

ロッドの運動をZ方向に案内するために、プルロッド１０８の上端は第２のアーム１１３に結合され、第２のアーム１１３は支持アーム１０３に平行に旋回可能であり、そのようなものとして並列案内機構として機能することができる。プルロッド１０８の上端が中心線Sの周りに第2のアーム１１３およびばね手段１０５に対して回転可能にするために、球面軸受部品を使用することができる。

好ましくは、サスペンション１０１の寸法は、静的負荷条件下では、すなわち車両が静止しているか、または定常的に走行しているときに、懸架されている車両体に加速力も減速力も働かないときに、支持アーム１０３が水平に延びており、プルロッド１０８は支持アーム１０３の途中、図４および図６Aに示すような中立γ_０位置に延びている。この位置において、ばね力F_sにより支持アーム１０３に作用するモーメントM_cが、懸架された車両体１０６の負荷F_eにより支持アーム１０３に作用するモーメントM_eと釣り合う。さらに、中心線Mの傾き角ΘおよびΦ（図4参照）は上述の静的負荷条件下で伸長部材１０８がばね手段１０５の中心線Sと実質的に一致するように、かつ支持アーム１０３に実質的に垂直に延びているように選ばれるのが好ましい。これにより、伸長部材１０８に作用する径方向の力を最小限にして、部材１０８と、部材１８をばね手段１０５内に支持する案内手段との間の磨耗と摩擦を低減するのに役立つ。

装置１０１はさらにセンサ（図示しない）を備え、このセンサは、支持アーム１０３に働く外力ΔF_e、ΔM_e、例えば第1の車両体１０６の加速度、速度、変位の単独またはそれらの任意の組み合わせを表す１つ以上のパラメータを測定するものである。これらの測定データは中央制御装置（図示しない）に提供される。中央制御装置は、これらのデータ、所望の負荷プロフィール、あらかじめプログラムされた制御方法の単独あるいはそれらの任意の組み合わせに基づいて調整手段１１０を制御してばね力F_sと旋回軸Pとの間の距離Δｘを減少または増加するようにプルロッド１０８を時計回りにまたは釣合時計回りに回転させることにより、動的負荷を制御方法に応じて部分的または完全に平衡させることを可能にする。使用中は、凹凸路面を走行しているときは、キャビン１０６はシャーシ１０４に対して上下に移動可能でなければならない。このようにして、路面により誘発された振動はサスペンション装置１０１により吸収される。これらの相対運動により支持アーム１０３は（回転の方向によって）上方または下方に移動し、それにより第２のアーム１１３により案内される。これにより、カバープレート１０９と支持ブラケット１０７との間の距離が増加または減少し、ばね１０５が弛緩または緊張し、その結果ばね力F_sが増加または減少する。

図７は本発明のサスペンション１０１の別の実施の形態を示す。この実施の形態は図６Ａ、図６Ｂに示す実施の形態とは、主に、伸長部材１０８のＺ移動が容易になっていることが相違する。そのために、ばね手段１０５を支持する支持ブラケット１０７は、ばね手段１０５内に延びているブッシング１１５を有するように設計されている。伸長部材１０８は、上方ロッド１０８Ａおよび下方ロッド１０８Ｂからなり、これらはユニバーサルジョイント１１４を介してブッシング１１５のほぼ中央で相互に連結されている。ジョイント１１４により、上方ロッド１０８Ａがブッシング１１５と周囲のばね手段１０５内の中央に中心線Ｓと一致して延びることが可能となり、一方、下方ロッド１０８Ｂは、ブッシング１１５から支持アーム１０３に向かって径方向に下方および外方向に延びている。上方ロッド１０８Ａは、その上端の近くでカバープレート１０９に結合され、ばね１０５を支持ブラケット１０７に対して押圧し、下方ロッド１０８Ｂは、その下端の近くで、図６Ａ、図６Ｂの実施の形態について説明したのと同様の方法で調整手段１１０に結合されている。ユニバーサルジョイント１１４は、ブッシング１１５内をスライド可能な寸法の円筒状ブロック１１６内に包み込まれており、従ってＺ方向に変位する際にロッド１０８を案内するベアリングとして動作することが可能である。サスペンション１０１の機能は、図６Ａ、図６Ｂの実施の形態と同様である。

本発明は上述の説明および添付図面に示された例示的実施の形態に限定されない。

例えば、本発明は同様に「非支持」サスペンション装置にも適用することができる。この「非支持」サスペンション装置では、ＷＯ９３／２２１５０に開示されている実施の形態のように、中立位置において支持アームには釣合モーメントＭ_ｃが作用しない。この中立位置で外部負荷を支持するために、これらの型のサスペンション装置は追加のばね脚部を備える。

ＷＯ／９３／２２１５０の図１の実施の形態では、ガイドの一つ（ばね１８がそれ自体に平行に側方に移動されている）を紙面に実質的に垂直に延びている軸の周りに傾けることにより本発明の思想を導入することができる。ＷＯ９３／２２１５０の図４の実施の形態では、円錐は、本願の図４を参照して説明したものと同じ方向にずらし、同じ角度の周りに傾けることができる。そして、ＷＯ９３／２２１５０の図５の実施態様では、補助ばね手段１８の描く円錐は、本発明に従って固定ヒンジ点１７を、円錐の中心線３３と双腕レバー２０の中心線１１とにより決まる平面内で、円錐の円形基部の中心点の周りに傾けることにより傾けることができる。

さらに、上述のすべての実施の形態において、ばね手段は支持アームに引張力ではなく圧力を作用するように再構成してもよい。その場合、ばね力F_sの作用点は上述の方向とは釣合対方向に、すなわち実効ばね剛性が増加するように移動する必要があり、Δｚは負でなければならない。

図示され、説明された実施の形態の（部品の）のすべての組み合わせが明示的に本明細書に導入され、本発明の範囲内に属するものと了解される。さらに、特許請求の範囲に記載されているように、本発明の範囲内で多くの変形例が可能である。

Claims (22)

1. 第1の車両体（４，１０４）を第２の車両体（６，１０６）に懸架するために車両に使用するアクティブ・サスペンション装置（１，１０１）であって、
   支持アーム（３，１０３）、ばね手段（５，１０５）および調整手段（１１０）を備え、
   使用時に、
   前記支持アーム（３，１０３）は旋回軸（Ｐ）の周りに旋回可能に前記第１の車両体（４，１０４）を結合して前記第２の車両体（６，１０６）を支持し、
   前記ばね手段（５，１０５）は前記支持アーム（３，１０３）に釣合モーメント（Ｍ_ｃ）を作用するばね力（F_s）を生成し、かつ、
   前記調整手段（１１０）は、前記ばね力（F_s）の方向を変えること、および／または、その作用点（Ｐ_a）を第１の方向において移動すること、により前記釣合モーメント（Ｍ_ｃ）を変える、アクティブ・サスペンション装置（１，１０１）において、
   前記調整手段（１１０）は、さらに、前記作用点（Ｐ_a）の移動により、釣合モーメントはまったく、またはほとんど影響されないが、前記サスペンション装置（１，１０１）の実効ばね剛性（Ｃ_eff）は影響される第２の方向において、前記ばね力（F_s）の作用点（Ｐ_a）を移動するように構成され、
   前記調整手段（１１０）は、前記ばね力（F _s ）の作用点（Ｐ _a ）を所定の経路（Ｃ）に沿って移動するように構成され、前記経路（Ｃ）は前記旋回軸（Ｐ）と前記支持アーム（３，１０３）とにより決まる平面と鋭角（Θ）をなす
   ことを特徴とするアクティブ・サスペンション装置。
2. 前記第１の方向は、前記ばね力（F_s）の作用線と前記旋回軸（Ｐ）との間の最短距離（Ｗ）が増加または減少するように選択され、かつ、
   前記第２の方向は第１の平面（Ｖ₁）内にあるように選択され、前記第１の平面（Ｖ₁）は、前記最短距離（Ｗ）の方向に垂直に延びるとともに前記ばね力（F_s）の作用線を包含し、さらに前記第２の方向は、前記ばね力（F_s）の前記作用点（Ｐ_a）と、前記最短距離（Ｗ）および前記旋回軸（Ｐ）を通る第２の平面との間の距離（ｈ）を所定の方法で増加または減少させるように選択される
   ことを特徴とする請求項１に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
3. 前記調整手段（１１０）は、前記ばね力（F_s）の作用点（Ｐ_a）を所定の経路（Ｃ）に沿って移動するように構成され、前記経路（Ｃ）の各点は釣合モーメントと所望の実効ばね剛性との特定の組み合わせを表す
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
4. 前記調整手段（１１０）は、前記ばね力（F_s）の作用点（Ｐ_a）を所定の直線経路に沿って移動するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
5. 前記調整手段（１１０）は、前記ばね力（F_s）の作用点（Ｐ_a）を所定の二次元経路（Ｃ）に沿って移動するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
6. 前記所定の経路は、円形経路（Ｃ）である
   ことを特徴とする請求項５に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
7. 前記円形経路（Ｃ）の中心線（Ｍ）は、ばね手段（１０５）の中心線と鋭角（α）をなす
   ことを特徴とする請求項６に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
8. 前記円形経路（Ｃ）の中心点は、前記旋回軸（Ｐ）に平行に延びるＹ方向において前記支持アーム（１０３）の中心点からある距離（Δｙ）に位置する
   ことを特徴とする請求項６または７に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
9. 第1の車両体（４，１０４）を第２の車両体（６，１０６）に懸架するために車両に使用するアクティブ・サスペンション装置（１，１０１）であって、
   支持アーム（３，１０３）、ばね手段（５，１０５）および調整手段（１１０）を備え、
   使用時に、
   前記支持アーム（３，１０３）は旋回軸（Ｐ）の周りに旋回可能に前記第１の車両体（４，１０４）を結合して前記第２の車両体（６，１０６）を支持し、
   前記ばね手段（５，１０５）は前記支持アーム（３，１０３）に釣合モーメント（Ｍ _ｃ ）を作用するばね力（F _s ）を生成し、かつ、
   前記調整手段（１１０）は、前記ばね力（F _s ）の方向を変えること、および／または、その作用点（Ｐ _a ）を第１の方向において移動すること、により前記釣合モーメント（Ｍ _ｃ ）を変える、アクティブ・サスペンション装置（１，１０１）において、
   前記調整手段（１１０）は、さらに、前記作用点（Ｐ _a ）の移動により、釣合モーメントはまったく、またはほとんど影響されないが、前記サスペンション装置（１，１０１）の実効ばね剛性（Ｃ _eff ）は影響される第２の方向において、前記ばね力（F _s ）の作用点（Ｐ _a ）を移動するように構成され、
   前記調整手段（１１０）は、前記ばね力（F_s）の作用点（Ｐ_a）を所定の三次元経路（３Ｄ-）に沿って移動するように構成されている
   ことを特徴とするサスペンション装置（１，１０１）。
10. 静的負荷条件下で、前記ばね力（F_s）の作用点（Ｐ_a）は前記旋回軸（Ｐ）と前記支持アーム（３，１０３）とにより決まる平面の上方のある距離（Δｚ）に位置する
    ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
11. 前記調整手段（１１０）は、前記ばね力（F_s）の作用点（Ｐ_a）を所定の経路（Ｃ）に沿って移動し、前記釣合モーメントが最小値と最大値との間で変動させるが、前記サスペンション装置の前記実効ばね剛性（Ｃ_eff）を実質的に一定に保つように構成されている ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
12. 前記調整手段（１１０）は、前記ばね力（F_s）の作用点（Ｐ_a）を所定の経路（Ｃ）に沿って移動し、前記サスペンション装置の前記実効ばね剛性（Ｃ_eff）を釣合モーメントが増加すると増加して、ばね付きの前記第２の車両体（６，１０６）の固有振動数を実質的に一定に保つように構成されている
    ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
13. 前記ばね力（F_s）は、支持アーム（３，１０３）に伸長部材（１０８）を介して作用する
    ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
14. 前記伸長部材（１０８）はストリングまたはロッドである
    ことを特徴とする請求項１３に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
15. 前記伸長部材（１０８）は前記作用点（Ｐ_a）の調整中に円錐を描く
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
16. 前記伸長部材（１０８）は、静的負荷条件下で、その中心線が前記ばね手段（１０５）の前記中心線（Ｓ）と整列している
    ことを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
17. 前記伸長部材（１０８）は、静的負荷条件下で、前記支持アーム（１０３）に実質的に垂直に延びている
    ことを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
18. 前記ばね手段（１０５）は前記伸長部材（１０８）の一端を前記ばね手段（１０５）内に案内するための案内構造（１０７，１０９，１１３；１１４，１１５，１１６）を備え、前記一端を前記ばね手段（１０５）の中心線に沿って軸方向移動を可能にしている
    ことを特徴とする請求項１３ないし１７のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
19. 前記ばね手段（５，１０５）はプレテンションを付加されて、引張力または圧力であってもよいばね力（F_s）を生じる
    ことを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
20. 静的負荷条件下の前記ばね力（F_s）の大きさは、調整可能である
    ことを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
21. 静的負荷条件下で前記支持アーム（３，１０３）に作用する前記釣合モーメントは、零であり、かつ、補助ばねが設けられて前記静的負荷条件下の外部付加を支持する
    ことを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか一項に記載のサスペンション装置（１，１０１）。
22. 第１の車両体（４，１０４）、特にシャーシと、
    第２の車両体（６，１０６）、例えばキャビンまたはホイールと、
    前記第２の車両体（６，１０６）を前記第１の車両体（４，１０４）に懸架するための、請求項１ないし２１のいずれか一項に記載のアクティブ・サスペンション装置（１，１０１）とを備える
    ことを特徴とする車両（２）。

Images